《水電站電氣設(shè)備》課件-1.電弧與滅弧

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】一、電弧的形成01二、交流電弧的特性及熄滅02三、滅弧方法及滅弧裝置03電弧的概念電弧是種氣體導(dǎo)電現(xiàn)象。當(dāng)開關(guān)電器開斷電路時(shí)，電壓和電流達(dá)到一定值，觸頭剛剛分離后，觸頭之間就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的白光，稱為電弧。陰極區(qū)陽(yáng)極區(qū)弧柱區(qū)電弧的結(jié)構(gòu)：電弧產(chǎn)生時(shí)伴隨有強(qiáng)光和高溫（可達(dá)數(shù)千攝氏度甚至上萬(wàn)攝氏度）；電弧是一種自持放電現(xiàn)象；電弧是一束游離的的氣體。電弧的特征電弧的危害

電弧的存在延長(zhǎng)了開關(guān)電器開斷故障電路的時(shí)間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害。電弧產(chǎn)生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸發(fā)，燒壞絕緣材料。對(duì)充油電氣設(shè)備還可能引起著火、爆炸等危險(xiǎn)。由于電弧在電動(dòng)力、熱力作用下能移動(dòng)，很容易造成飛弧短路和傷人，或引起事故的擴(kuò)大。電弧的游離過(guò)程：熱電子發(fā)射------提供電子

斷路器動(dòng)靜觸頭分離時(shí)，觸頭接觸面積減小，接觸電阻增大，接觸部位劇烈發(fā)熱，陰極表面溫度急劇升高而發(fā)射電子，形成熱電子發(fā)射。

電弧的游離過(guò)程：強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射------提供電子

開關(guān)電器分閘瞬間，動(dòng)靜觸頭距離很小，觸頭間電場(chǎng)強(qiáng)度很大

，觸頭內(nèi)部的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被拉出來(lái)

，形成強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。電弧的游離過(guò)程：碰撞游離------產(chǎn)生電弧從陰極表面發(fā)射出的電子在電場(chǎng)力作用下高速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與中性質(zhì)點(diǎn)發(fā)生碰撞，從中性質(zhì)點(diǎn)中打出一個(gè)或多個(gè)電子，使中性質(zhì)點(diǎn)游離。圖3-2碰撞游離過(guò)程示意圖電弧的游離過(guò)程：熱游離------維持電弧圖3-2碰撞游離過(guò)程示意圖弧隙溫度很高，弧柱中氣體分子在高溫作用下產(chǎn)生劇烈熱運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能很大的中性質(zhì)點(diǎn)互相碰撞時(shí)，將被游離而形成電子和正離子。斷路器觸頭分離01陰極表面出現(xiàn)高溫?zé)霟狳c(diǎn)產(chǎn)生熱電子發(fā)射

0203電場(chǎng)強(qiáng)度很高產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射間隙被擊穿、形成電弧06溫度驟然升高產(chǎn)生熱游離

05逸出的電子加速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞游離04電弧的形成過(guò)程電弧的三種狀態(tài)電弧穩(wěn)定燃燒帶電質(zhì)點(diǎn)的游離作用和去游離作用處于動(dòng)態(tài)平衡。電弧熄滅帶電質(zhì)點(diǎn)的去游離作用大于游離作用。電弧發(fā)展帶電質(zhì)點(diǎn)的游離作用大于去游離作用。030102

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】一、電弧的形成01二、交流電弧的特性及熄滅02三、滅弧方法及滅弧裝置03交流電弧的特性動(dòng)特性交流電流瞬時(shí)值隨時(shí)間變化，因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時(shí)間變化。

熱慣性弧柱的升溫或降溫都有一定過(guò)程，跟不上快速變化的電流，故電弧溫度的變化總滯后于電流變化。

過(guò)零點(diǎn)交流電弧的過(guò)零點(diǎn)是滅弧的最有利時(shí)機(jī)交流電弧特點(diǎn)：交流電弧在交流電流自然過(guò)零時(shí)自動(dòng)熄滅，但在下半周隨著電壓增高，電弧又重燃……交流電流過(guò)零后，弧隙中同時(shí)存在著兩個(gè)作用相反的恢復(fù)過(guò)程，即介質(zhì)介電強(qiáng)度Uj恢復(fù)過(guò)程和弧隙電壓Uh恢復(fù)過(guò)程，電弧能否熄滅取決于這兩個(gè)過(guò)程競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。交流電弧的熄滅條件：介質(zhì)介電強(qiáng)度（弧隙介質(zhì)的絕緣能力）弧隙電壓（電流過(guò)零后，弧隙間逐漸上升的電壓）交流電弧的熄滅條件為：介質(zhì)介電強(qiáng)度（

）弧隙電壓。練習(xí)題

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】一、電弧的形成01二、交流電弧的特性及熄滅02三、滅弧方法及滅弧裝置03開關(guān)電器中的幾種滅弧方法01提高觸頭的分閘速度07真空滅弧02吹弧06利用耐高溫金屬材料制作觸頭滅弧03采用多斷口滅弧05固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧04短弧原理滅?。ㄒ唬┨岣哂|頭分閘速度迅速拉長(zhǎng)電弧，有利于迅速減小弧柱中電位梯度，增加電弧與周圍介質(zhì)的接觸面積，加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散。現(xiàn)代高壓開關(guān)中采用強(qiáng)力分閘彈簧，其分閘速度已達(dá)16m/s以上。（二）吹弧吹弧有利于降溫、加強(qiáng)擴(kuò)散、拉長(zhǎng)電弧使弧隙電阻增加、加快復(fù)合等；吹弧氣流：壓縮空氣、六氟化硫氣體、油氣、產(chǎn)氣管產(chǎn)氣。橫吹方式比縱吹方式效果更好（三）采用多斷口滅弧每一相采用多個(gè)斷口串聯(lián)，將電弧分割成多個(gè)串聯(lián)的小電弧段，使加在每一斷口上的電壓成倍減少，電弧長(zhǎng)度成倍增加，有利于滅弧。

（四）采用短弧原理滅弧用金屬柵片將電弧引入，把長(zhǎng)弧分割成多段串聯(lián)短弧。近陰極效應(yīng)使每個(gè)新陰極附近產(chǎn)生約150~250V的起始介電強(qiáng)度，當(dāng)所有串聯(lián)短弧的陰極介電強(qiáng)度總和大于觸頭間外加電壓時(shí)，電弧熄滅。（五）利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧滅弧片由石棉、水泥或陶土制成，用磁吹裝置將電弧吹入滅弧片狹縫，迅速拉長(zhǎng)電弧，滅弧片內(nèi)壁對(duì)電弧進(jìn)行冷卻和吸附，產(chǎn)生強(qiáng)烈去游離。（六）利用耐高溫金屬材料作觸頭滅弧開關(guān)觸頭采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬材料鎢/鉑/銠等金屬材料，減少觸頭熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，減弱游離過(guò)程。鉑熔點(diǎn)